摘要：随着社会的发展，我国的架空输电线路的发展也有了很大的提高。输电架空线路设计规划的前期主要任务就是线路路径的优化和杆塔模型的选型工作。在以前的工程设计过程中，路径的优化工作主要靠人工决策，杆塔的选型主要根据以往线路的选型经验，在相应的统计分析基础上进行。这样就会有很大的局限性，不能从宏观上考虑输电架空线路工程的设计；不能很好地从经济角度进行分析，直观地进行选线方案的比选；地图资料陈旧，与实际现场差异很大，不能很好地进行全数字化表达；不能充分地考虑微地形等因素；针对这些现象，以三维全景可视化技术作为基础，快速模拟三维线路走廊的地形，同时以高精度的影像数据作为基础，结合电网矢量数据和高程模型，对规划重点的地形如河流、房屋、农田、道路进行三维立体表达。通过三维全景可视化输电架空线路选线平台可以更加直观真实地处理越来越复杂的三维空间数据，提高线路规划的准确性。同时，在我国电力行业率先建立三维全景可视化输电架空线路平台，将填补国内相关领域的空白，并且可以与国外的相关技术相抗衡。因此建立全景三维可视化输电架空线路平台是进一步提高工作效率、降低成本、发展技术的新途径。
关键词：架空输电线路；三维数字化设计；关键技术分析
引言
传统高压架空输电线路设计方法中，各专业设计团队以信息孤岛形式存在，这使得解决设计冲突困难，近年提出的协同设计概念，虽然解决了数据统一性问题，但冲突解决机制也还是设计人员开会讨论甚至争吵的方式。
1架空输电线路三维建模方法
1.1二维图纸的三维建模法
通过在图纸上展现三维模型是输电线路工程建设的常用方法，以CAD、3Dmax作为设计平台，采用三维建模软件将二维图纸信息转化为三维场景和框架。对于输电线路来说，由于其中包含了大量的可复用单元。如金具、塔型、电力线等等。其主要的作业流程如下：（1）收集资料：包括线路图、金具图、路径图等等；（2）搭建元件库：结合所收集的材料信息，对信息内容展开三维参数化模型配置与建设，构建元件库；（3）铁塔拼接：调用铁塔拼接程序，软件会自动将拼接模块拼接完成。采用AutoCAD、3Dmax专业绘图软件等，按照一定比例将立方体、圆环、圆柱等构成架空输电线路三维模型；（4）线路建模：结合相关参数和线路坐标，采用铁塔拼接成果、金具串拼成果，搭建全线路模型；（5）输出：结合最终的线路建模结果，输出XML格式的文件以及原始数据模型，输出到GIS应用系统中。
1.2激光雷达三维模型法
通过利用激光雷达扫描可以直接呈现出铁塔概况，可以实现情景再现。在市场上主流的激光雷达技术包括机载、地面、手持三种形式，每种形式都有自身的特性。激光雷达建模技术在实际应用中不需要直接接触被测物体、扫描效率高、定位精准、电位均匀、获取信息真实，为电塔三维模型建设提供了新的思路。该项技术的建模流程为：（1）获取数据：采用雷达扫描仪器获取被测物体的数据点以及影像信息；（2）数据处理：将所获得的数据点进行拼接处理，如降噪、重新拼接或采样等；（3）三维建模：采用pointcloud等软件对模型信息进行拟合成，包括点、线、面、方管、圆管等，从而生成模型图；（4）纹理映射：把纹理映射到模型上，构建具有纹理的模型。
1.3航测三维建模
1、线路走廊三维建模航测建模主要是采用了摄影技术在走廊通道构建非单体的三维模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该项技术的应用更加倾向于几何处理、多视角匹配、赋予纹理等，从而获取最终的模型信息。在实际应用中是不断获得二维图，不需要采用激光、POS定位等技术，也不需要人工即可完成模型处理。工作流程如下：（1）获取数据：采用固定翼、无人机等打在双拼相机，按照航向70-80%、旁向30-40%的重叠度获得倾斜影像数据。为了能够提高航拍精度，要在地面布置相应的像控点，呈矩形排布。如果受到了地形限制，也可以采用非规则的网点形式，在凹凸位置设置像控点；（2）数据检查：要保障影像信息的分辨率达标、反差适中、色彩鲜明、颜色饱和；（3）空中三角测量：应用光束法并结合像控点进行区域网整体平差，以单张相片组成一束光线作为平差单元，以中心投影作为平差基础方程，这样即可在指定空间将光束进行操作，如旋转、平移等，让模型光束更好的交会，把整体区域融入到控制坐标系当中，完成各个单元的空间位置关系；（4）影像密集匹配：采用影响匹配计算方法，将影像中的同名点进行匹配处理，在影像当中抽取多特征点构成一个整体，这样可以呈现走廊通道的细节信息；（5）文理映射：通过以上四点方法构建成TIN（不规则三角网），之后再组建成白模，将影像中的特征点集体提取映射到白模上，从而形成更加真实的三维场景图。2、线路本体三维图由于架空输电线路本体都是镂空结构，如果采用倾斜拍摄法可能会造成杆塔扭曲问题发生。因此可以采用精细化三维建模方法，人工交互的提取杆塔导线信息，最终完成该建模。具体流程如下：（1）数据处理：采用航拍的形式将影片与杆塔相关联，为后续处理作出准备；（2）连接点刺点：进行多照片拍摄，并保证每个照片当中都具有同名点，对杆塔关键点进行刺点。为了保障刺点足够精准，需要一个连接点上同时用4张照片，这些关键连接点都可以作为后续杆塔的轮廓模型数据；（3）三维建模：采用自动建模软件构成三维图形，再对模型框架进行简单勾勒即可。
2三维杆塔、金具与基础
线路路径确定后，设计人员需根据确定的线路路径进行工程设计。通过加载的冰区、风区、污区等专题图数据，可实现线路覆冰、风速和防污等级的设计自动取值。在存在有微地形、微气象地段，也可以通过设计人员人工干预，避免自动计算取值错误。利用确定完成的设计基本参数，设计人员对导地线型号进行分析选择，进一步确定工程所用杆塔模块、基础型式、金具串和各类附件等。最终将线路各部分有机整合起来，形成统一的整体。
杆塔作为输电线路的重要组成部分，其三维建模设计已有较多的应用，我院利用平台集成的杆塔应力计算软件，对铁塔进行三维建模和应力计算，实现杆塔设计条件的最优化。同时根据三维模型校验，确定构建的铁塔模型与基础及金具串模型的匹配联接，最终通过放样得到铁塔实际的三维模型。
金具串的三维建模在当前的线路设计应用较少，本工程通过对不同种类的金具和绝缘子进行三维建模，合理设置其连接点和连接方式，在三维实体中对各种金具串进行组装、拆分等逼真模拟。通过对金具参数的详细设定，实现连接金具间的板厚与开口大小、螺栓直径与孔径大小、球头与碗头、标称破坏荷载与实际荷载的自动校验，有效的避免了金具不成串的情况发生。同时通过第一联接金具与铁塔挂点的自动分析比对，避免金具串与铁塔无法联接或联接不紧密的情况。另外，通过对三维金具不同视角处理，可以得到该金具串的二维平面组装图。
结语
基于三维全景可视化输电线路路径选择平台能够将部分路径优化工作提前到规划科研阶段进行，能够使路径走向更加合理，缩短线路路径，降低投资。高分辨率影像图对房屋判读能力良好，配合GPS在外业现场作业，对房屋的避让能够达到比较好的效果。项目的实施能够减少房屋拆迁量，减少后续勘测设计返工现象，减少了工程建设对人民生活造成的不利影响，林地砍伐减少，保护环境，加快设计进度，能够比传统作业提前工期。系统实施能够大大减少设计、施工阶段的困难，加快工程进度，为线路顺利投产运营打下了基础。
参考文献：
[1]范亮，汤坚.架空输电线路三维建模方法现状及展望[J].南方能源建设，2017，4（2）：120-125.
论文作者:杨振,陈凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/23
标签：线路论文; 建模论文; 杆塔论文; 模型论文; 铁塔论文; 路径论文; 全景论文; 《电力设备》2019年第12期论文;